la percezione del movimento

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La percezione del movimento

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La percezione del movimento. La selettività neurale per il movimento. Il detettore (parziale) di Reichardt. Nulla. Preferita. Il detettore (completo) di Reichardt. Movie. L ’ illusione dell ’ insegna dei barbieri. demo. V1. MT. Waterfall illusion (Addams, 1834). - PowerPoint PPT Presentation

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Page 1: La percezione del movimento

La percezione del movimento

Page 2: La percezione del movimento

La selettività neurale per il movimento

Page 3: La percezione del movimento

Il detettore (parziale) di Reichardt

PreferitaNulla

Page 4: La percezione del movimento

Il detettore (completo) di Reichardt

+ -

M M

+ -

M M

Movie

Page 5: La percezione del movimento
Page 6: La percezione del movimento

L’illusione dell’insegna dei barbieri

Page 7: La percezione del movimento
Page 8: La percezione del movimento

demo

Page 9: La percezione del movimento
Page 10: La percezione del movimento
Page 11: La percezione del movimento
Page 12: La percezione del movimento
Page 13: La percezione del movimento
Page 14: La percezione del movimento
Page 15: La percezione del movimento

V1

MT

Page 16: La percezione del movimento

Waterfall illusion (Addams, 1834)

Page 17: La percezione del movimento

Positional motion aftereffect (PMAE)

Snowden (1998) Curr. Biol.Nishida & Johnson (1999) Nature

Page 18: La percezione del movimento

Movimento complesso: flusso ottica

Page 19: La percezione del movimento

Lettura

• Morrone, M.C., Burr, D.C., and Vaina, L. (1995). Two stages of visual processing for radial and circular motion. Nature 376, 507-509.

• Morrone, M.C., Tosetti, M., Montanaro, D., Burr, D.C., Fiorentini, A., and Cioni, G. (2000). A cortical area that responds specifically to optic flow, revealed by function Magnetic Resonance Imaging. Nature Neuroscience 3, 1322-1328.

Page 20: La percezione del movimento

Neural response in MSTdDuffy & Wurtz, 1991

Page 21: La percezione del movimento
Page 22: La percezione del movimento

Psychophysical evidence for detection of optic flow in

humans?

Page 23: La percezione del movimento

10 100

1

10

Mot

ion

Sen

sitiv

ity (

1+N

/S)

Radial

10 100

Rotation

10 100

1

10DCB

Translation

10 100

1

10

10 100

Stimulus Area (%)

10 100

1

10MCM

Spatial summation

Dr David Burr
Needs slides of Duffy and WurztExplain S/N predictions better. Demo is flowtest in \bin
Page 24: La percezione del movimento

Signal-to-noise Predictions

• S α Nsectors

• σ2 α Nsectors σ α √Nsectors

• S/σ α √Nsectors

Page 25: La percezione del movimento

10 100

1

10

Mot

ion

Sen

sitiv

ity (

1+N

/S)

Radial

Empty Noise

10 100

Rotation

10 100

1

10DCB

Translation

10 100

1

10

10 100

Stimulus Area (%)

10 100

1

10MCM

Spatial summation in noise

Page 26: La percezione del movimento

Signal-to-noise Predictions

• S α Nsectors

• σ2 = k (constant)

• S α Nsectors

Page 27: La percezione del movimento

10 100

1

10

100

Probablity summation

DCB

Con

tras

t Sen

sitiv

ity

Area (%)

10 100

1

10

100

Contrast summation

MCM

Spatial summation of contrast

Page 28: La percezione del movimento

Two-stage motion analysis

Σ

Local motion detectorsContrast thresholded

Complex motionintegrator

Page 29: La percezione del movimento

10 100

1

10

100

DCB

Con

tras

t Sen

sitiv

ity

Area (%)

Empty Noise

10 100

1

10

100

MCM

Spatial summation of contrast in noise

Page 30: La percezione del movimento

10 100

1

10

100

DCB

Con

tras

t Sen

sitiv

ity

Area (%)

Disc Det Empty Noise

10 100

1

10

100

MCM

Spatial summation of contrast in noise

Page 31: La percezione del movimento

100 1000 10000

10

100

1000

100 1000 10000

10

100

1000

100 1000 10000

100 1000 10000

Translation

100 1000 10000

10

100

1000

RadialCircular

FP

LS

100 1000 10000

10

100

1000

Con

trast

Sen

sitiv

ity

Duration (ms)

Temporal summation of contrast sensitivity

00

0

ttt

ttatSp

p

Page 32: La percezione del movimento

100 1000 10000

Duration (ms)

Coh

eren

ce S

ensi

tivity

100 1000 10000

1

10

100

1000

100 1000 10000

Translation

100 1000 10000

1

10

100

1000RadialCircular

FP

LS

100 1000 10000

1

10

100

1000

100 1000 10000

1

10

100

1000

Motion coherence sensitivity

00

0

ttt

ttatSp

p

10 secs

noise signal

Page 33: La percezione del movimento

100

1000

10000

coherence Contrast

Translation Circular RadialTranslation Circular Radial

Type of flow

LS

Te

mp

ora

l Int

egra

tion

(ms)

100

1000

10000

FP

Summation constants

Page 34: La percezione del movimento

Segmentation has different temporal integration.

Even a weak signal embedded in noise can be seen given a long enough view

Page 35: La percezione del movimento

10 100

1

10

DCB 4.5o

Mo

tio

n S

ensi

tivi

ty (

1+ N

/S)

10 100

1

10

MCM

72o

Radial Circular Trans

10 100

1

10

18o

10 100

1

10

10 100

1

10

Stimulus Area (%)10 100

1

10

Summation with large fields

Page 36: La percezione del movimento

Summation with large fields in

noise1 10 100

1

10

DCB

4.5o

Mot

ion

Sen

sitiv

ity (

1+N

/S)

1 10 100

1

10

MCM

72o

1 10 100

1

10

36o

18o

1 10 100

1

10

1 10 100

1

10

1 10 100

1

10

1 10 100

1

10

1 10 100

1

10

Stimulus Area (%)

Page 37: La percezione del movimento

1 10 100

0

1

2 MCMS

lope

of S

umm

atio

n F

unct

ion

Stimulus Diameter (degs)

1 10 100

0

1

2

DCB Radial Circular Trans

Spatial summation for flow is extensive

Page 38: La percezione del movimento

Spatial summation of contrast sensitivity of sinusoids

Anderson and Burr, 1987

0.01 0.1 1 10 1000.01

0.1

1

10

SA HS

Su

mm

atio

n L

imit

(de

gs)

Spatial Frequency (c/deg)

Page 39: La percezione del movimento

Interim Conclusions•There exists psychophysical evidence for detectors tuned to complex optical flow.

•Evidence suggest that the detectors are “second-stage” after contrast thresholding.

•Temporal summation is extensive: ~ 3 sec.

•Spatial summation is extensive, ~ 70°.

Page 40: La percezione del movimento

A neural centre for optic flow?

Page 41: La percezione del movimento
Page 42: La percezione del movimento

FLOW (30 s) NOISE (30 s)2 s 2 s 2 s 2 sInverting Direction

Rotation

Radial

Translation

Page 43: La percezione del movimento

MT

Time (s)

Res

pons

e

Inverting Rotation / Inverting Noise

Continuous Rotation / Noise

Gradually Changing Flow / Noise

MC

b

a

c

d

e

f

0 60 120 1800.98

0.99

1.00

1.01

1.02

0 60 120 1800.98

0.99

1.00

1.01

1.02

0 60 120 1800.98

0.99

1.00

1.01

1.02

Page 44: La percezione del movimento

0 60 120 1800.98

0.99

1.00

1.01

1.02

Continuous Translation \ Noise

Ave

rag

ed N

orm

aliz

ed R

esp

on

se

0 60 120 1800.98

0.99

1.00

1.01

1.02

Inverting Translation \ Inverting Noise

Time (s)

Page 45: La percezione del movimento

Translation

Flow SB

Page 46: La percezione del movimento

Experiment in dos

Biological motion

http://www.biomotionlab.ca/Demos/BMLwalker.html

Page 47: La percezione del movimento

Adult plasticity: paraplegia affects perception of “biological motion”

The mirror system?(Giacomo Rizzolatti)

Page 48: La percezione del movimento

Sensitivity impaired for biological motion but not contrast sensitivity for orientation

Controls

Patients

Arrighi et al., Current Biol. (2011)

Page 49: La percezione del movimento

Paraplegic sensitivity worse for visual motion, especially biological

motion

3

10

100

300

30

100

1000

3000

*

Coh

eren

ce s

ensi

tivity *

**

Motion CS Static CSBM:DirectionDiscrimin

BM: Detection

TranslatingWalker

Controls Patients

**

Con

tras

t sen

sitiv

ity

Arrighi et al., Current Biol. (2011)

Page 50: La percezione del movimento

The results point to shared neural circuits for production and perception of movement

– the mirror system?

Page 51: La percezione del movimento

CONCLUSIONS Paraplegic adults have reduced sensitivity to

biological motion: shared neural mechanisms for perception and production of motion

Page 52: La percezione del movimento

L’illusione di Ouchi

Page 53: La percezione del movimento

L’illusione di Ouchi

Page 54: La percezione del movimento